西铭井田陷落柱特征研究及分布规律初探

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1、太原理工大学硕士学位论文西铭井田陷落柱特征研究及分布规律初探姓名：褚志忠申请学位级别：硕士专业：地质工程指导教师：郭敏泰20040401太原理工大学工程硕士学位论文Y620102摘要陷落柱主要发育于以厚层灰岩为煤系基底的华北含煤区，已在煤矿开采中大量揭露，现已成为煤矿安全高产的主要影响因素之一。目前研究不够深入，预测较为困难。本文以太原西山煤田西铭井田作为研究区，基于笔者十余年来的详细观察、记录及其它同事的记录资料，从陷落柱的个体特征、伴生构造、成因、分布规律等方面进行了研究，首次总结出了伴生构造特

2、征，并给膏溶塌陷的陷落柱成因提供了有力证据；找出了西铭矿陷落柱分布规律，并对未采区进行了预测。本文成果对陷落柱预测及采区工作面布置具有指导意义，为陷落柱地质学增加了新的内容。【关键词】陷落柱特征分布规律西铭井田英文并列题目：ThemorphologyanddistributionofcollapsepillarsincoalmeasuresinXimingMine，Taiyuan，China太原理工大学工程硕士学位论文第一章绪论1．1选题的目的和意义华北晚古生代煤系地层中普遍发育陷落柱，它的存在既造

3、成该处煤层的缺失，也构成了工作导致下部承压岩溶水的入侵，严重威胁矿井的安全。陷落柱发育较密，是西山煤田的地质特征之一，西铭井田又特别发育。西铭矿为全部采用现代化综采设备的“高产高效”矿井，只有布置走向千米以上，倾向150～200米的综采工作面，才能体现综采的高效益。但实际中常常在一个工作面内会遇到几个或十几个陷落柱(见图1．1)，有一个综采工作面曾揭露34个，有时还遇到较大的陷落柱。由于陷落柱的影响，不得不修改采面布置，提前另开切眼，缩短了工作面走向，降低了工作面效益；又使部分煤层因外半截工作面被回

4、采而成为边角煤，造成储量损失；综采、综掘工作面遇到陷落柱，绝大多数是要掘过、采过陷落柱，从而使掘进队组日迸由十几米降为三两米，采煤队日推进由10刀以上降为2～3刀，直接影响全矿的安全生产及效益。所以陷落柱的预测就显得极为重要。图1—148312、483103-_作面陷落柱平面图j趟太原理工大学工程硕士学位论文但陷落柱预测难度较大：(1)由于陷落柱直径较小，以往以钻探为主的精查勘探无法探清它的发育程度；(2)大规模使用综采以前，由于刀柱式、高档采煤法躲过陷落柱较容易，很少完全揭露陷落柱，其底部又位于煤

5、系地层基底奥灰层位，揭露的机会极少，致使陷落柱研究很少，其发育层位、形成机理、形成时期等问题都不清楚，缺乏预测陷落柱分布的理论指导。本文研究的目的有四个：①利用综采工作面大面积揭露陷落柱这一有利条件，找出陷落柱分布规律，对未采区陷落柱发育程度进行预测预报，为生产设计提供比较可靠的地质资料；②总结陷落柱伴生断层的规律，以伴生断层作为前兆现象预测陷落柱；③以实际收集的地质资料为基础，进行整理分析，总结出其内在规律；④寻求陷落柱成因，从成因上入手进行大范围陷落柱预测。本项研究最终目的在于解决陷落柱预测问题

6、，向生产设计部门提供准确的地质资料，合理布置工作面，以提高煤炭回收率；向生产单位提供准确的地质预报，做好计划生产；进行陷落柱基础研究，积极推动对中国岩溶的研究。1．2准备工作1．2．1文献调研本文研究依托于郭敏泰教授承担的国家自然科学基金资助项目(49772133)“华北煤田基底溶洞网络与煤系陷落柱发育规律研究”。本课题组宋晓夏工程师在1999年10一12月，先后在太原理工大学图书馆、山西省图书馆、国家图书馆、中国科技信息研究所信息服务中心、中国地质图书馆和煤炭科技情报所等单位，系统地检索了以下刊物

7、：《中国煤田地质》、《矿井地质》、《地质论评》、《地质学报》、《中国岩溶》、《煤田地质与勘探》、《煤炭科学技术》、《煤炭学报》、《东北煤炭技术》、《山西煤炭》、各矿业学院的学报、各矿务局的科技期刊，以及有关的教材和专著。在国家地质资料馆查太原理工大学工程硕士学位论文阅了早期的煤田勘探报告，查证了陷落柱的发现史。2000年9月，在山西省煤田地质局，查阅了西山、阳泉等矿区的地质勘探报告，获得了这些区域在煤田地质勘探过程中发现陷落柱的资料。通过以上文献调研，共检索到1999年底之前发表的与陷落柱有关的文献

8、321篇(部)，收录其中的244篇(部)，所收录的文献按种类分为：期刊论文205篇，专著11部，其它文献(会议论文、学位论文、各种报告等)28篇；按发表年代分为：40年代5篇(部)；50年代6篇(部)；60年代9篇(部)；70年代7篇(部)；80年代76篇(部)；90年代141篇(部)o这些文献比较全面地反映了陷落柱的研究水平和现状。宋晓夏工程师最后对这些资料进行归类，并建立了专门的文献数据库。111笔者2001年10～12月借阅了该文献数据库中所有资料，对当前陷落柱